第一单元第2课-传感之古今未来 课件 2026-2027学年人教版初中信息科技八年级全一册

第2课 传感之古今未来 第一单元 从感知到物联 2025全新人教版《信息科技》-八年级上册 【约30秒】同学们，今天不背概念，先当一次“传感小侦探”。你们每天摸的手机、用的空调、开的冰箱，都有一种本领：它们能发现周围发生了什么。 今天我们要追查三个问题：古人怎么感知世界？今天的设备怎样感知？未来的传感器还能干什么？最后每组都会成为传感器设计师。 今天不要求大家把每个术语都记下来。你只要在下课时能说出一个身边设备的“感觉器官”，这节课就已经学得很值。我们先从最熟悉的生活现象出发。 课前热身 · 如果失去感知 看不见光 教室会变成什么样？ 听不见声音 课间该怎么提醒你？ 感觉不到冷热 冬天怎么知道加衣？ 人靠五官认识世界——物联网靠什么“认识”世界？ 和同桌说出你的猜测。 提示：眼睛、耳朵、皮肤……设备也需要自己的“五官”。 【约1分钟】请想象一下，老师把你们的“感觉”暂时关掉：看不见光、听不见声音、感觉不到冷热。哪一项最麻烦？同桌十秒钟，选一项并说说原因。 人靠眼睛、耳朵、皮肤认识世界。那没有五官的机器怎么办？它也需要一套“感觉器官”。这节课我们就来找出它们。 如果所有感觉都消失，我们连“发生了变化”这件事都不知道。机器也是一样，传感器不等于机器的大脑，却是大脑获得消息的第一站。 课前热身 · 今天的三件事 敢不敢先猜—— 传感器是什么？ 用一句话说说看，答错也加分。 ① 猜一猜：古人怎么认路、看时间、明天天气？ ② 找一找：哪些电器会“自己动”？ ③ 设计一下：未来传感器还能感知什么？ 先想 30 秒，再和同桌交换答案。 【约1分钟】屏幕上有三件事，先别急着答。第一，古人没有导航、电子钟和天气预报，怎么认路、看时间、猜天气？第二，哪些电器会“自己动”？第三，未来传感器还可能发现什么？ 每人先想三十秒，再跟同桌交换一个答案。今天结束时，我们回来验收这些猜测。 请把同桌的一个好答案记在心里。待会儿讲到古代工具、智能家电和未来设计时，看看它有没有被证据支持，或者需要被你自己推翻。 学习目标 了解传感器的由来及发展趋势，感受信息科技给生活带来的益处。 了解传感器的基本工作原理，认识传感器的作用。 本课将关注以下问题：什么是传感器？传感器是如何工作的？传感器的发展趋势是什么？ 【约40秒】今天的目标很简单，不需要背一大段话。学完以后，你能做到三件事：说出传感器在感知什么；用“输入、处理、输出”解释它怎样工作；设计一个能解决真实问题的传感器。 后面的每一次猜、每一次操作，都是在帮你完成这三关。 今天的课堂有讲、有猜，也有动手。听到结论之前先猜一次，操作之后再解释一次，这样知识才会从“老师讲过”变成“我真的懂了”。 传感器的起源 PART 01 【约20秒】先回到古代。那时没有芯片，可人们同样想知道方向、时间和天气。于是他们开始观察自然：磁场、日影、水流、风和雨。 今天要记住一个有趣的观点：传感器并不是现代人才突然发明的，古人的工具里已经有了它的影子。 所以我们研究古代工具，并不是为了背年代，而是为了发现一个思想：人类一直在想办法把看不见、摸不着的自然变化，变成可以利用的信息。 1.传感器的起源 指南针、日晷、沙漏等，都能把自然变化变成有用信息。 看图说一说：勺子感知什么？最后告诉人什么？ 古人怎样“读懂”自然？ 勺式指南针的工作原理 输入（感知） 地球磁场 计算（原理） 磁性作用 输出（作用） 勺柄指向南方，勺口指向北方 【约1分钟】看这件勺式指南针，也叫司南。请不要只看它“长得像勺子”，而要问：它在读什么信息？ 它感知的是地球磁场，最后给人的信息是方向。也就是说，自然界的磁场看不见，但司南把它变成了人能用的“往哪走”。谁能用“感知什么，输出什么”再说一遍？ 司南的精度和今天的电子罗盘当然不同，但它解决的核心问题没有变：我在哪里，该往哪边走。技术升级了，人的需求却很稳定。 1.传感器的起源 沙子流动的快慢，也能变成时间信息。 想一想：沙漏为什么要翻转，才能重新计时？ 古人怎样“读懂”自然？ 沙漏的工作原理 输入（感知） 沙粒流动 过程 流沙流动速度 输出（作用） 计时 【约1分钟】再看沙漏。里面没有电池，也没有屏幕，可它能计时。它利用的是沙粒在重力作用下较稳定地流动。 当沙子从上面流到下面，人就知道一段时间过去了。大家想一想，沙漏为什么要翻转？因为它要让输入重新开始。古人其实也在把自然变化变成信息。 沙漏还有一个提醒：它测量的不是“时间本身”，而是用稳定的流动代表时间过去了多少。很多传感器也是这样，用可测的变化代表看不见的状态。 1.传感器的起源 小组任务（2 分钟） 任选一种古代工具，用一句话补全："它感知____，把____变成____信息。" 打开实验台第 1 个标签「古今配对赛」，90 秒内完成 6 组配对。 名称 图片 感知什么？ 依据什么变化？ 告诉人什么？ 小组补充 地震仪 地震波 摆动 强度、方向 测风器 风 转动 风向、风力 测雨器 雨水 累积 降雨量 【约2分钟】现在轮到你们当“古代技术鉴定师”。打开实验台的“古今配对赛”，两人一组完成配对。完成后别马上停，任选一个工具补一句：它感知什么，最后告诉人什么。 比如测雨器感知雨水的积累，告诉人降雨量。最快的小组不只报结果，还要解释理由。 遇到不会的工具，先不要急着搜索答案。可以先看它与什么自然现象有关，再猜它会给人什么信息。这个推理过程，比直接查到答案更有价值。 1.传感器的起源 这些“老传感器”说明：感知世界这件事，中国古人早就开始了。 互动：看图猜名字——哪件是测风器？哪件是测雨器？ 【约40秒】从指南针、沙漏到测雨器，工具不同，但结构很像：外界先有变化，工具发生反应，人读出信息。 古代主要靠人最后判断。现代设备更进一步，它能把变化翻译成电信号，再交给系统处理。下一部分，我们拆开看看这个“翻译过程”。 接下来现代传感器会把这件事做得更快、更准，还能把结果传给其他设备。所以它不仅是一个“发现者”，也是物联网信息链的起点。 认识传感器 PART 02 【约20秒】刚才古人靠工具读自然，现代设备靠电子元件读自然。它们的共同点是感知，最大的不同是现代传感器能把信息继续传给机器。 接下来先认识它的工作链。 请大家留意：从这一页开始，很多设备看起来会“自己决定”，但它们并不是有魔法。它们之所以能行动，是因为先接到了传感器送来的信息。 2.认识传感器 ① 输入 ② 计算 ③ 输出 周围的空气 感知 转换 信号 敏感元件 转换元件 ① 输入 ② 计算 （感知） 【不易测量的量】 光照强度、温度、湿度、声音、压力、速度等 【易测量的量】 电学量如电压、电流、电阻、电容等 【约1分钟】以空调里的温度传感器为例。周围温度变化，是输入；传感器发现温度变化并把它转成信号，是处理；空调据此制冷或制热，是输出。 请大家一起读这条链：输入，感知与转换，输出。等会儿做网页实验时，所有现象都能放进这条链里。 举个简单例子：温度高不是空调“看见”了热，而是传感器测到信号变化，再通知系统。机器的每一个自动动作背后，其实都有一条信息链。 2.认识传感器 ① 输入 ② 计算 ③ 输出 周围的空气 感知 转换 信号 敏感元件 转换元件 ② 计算 （转换） ③ 输出 要远离！！ 对应行为 【约1分钟】传感器里面可以想象成有两位小搭档。第一位叫敏感元件，专门发现变化，像我们的皮肤摸到冷热。第二位负责把这种变化变成机器听得懂的信号。 你摸到烫的杯子时，皮肤先发现温度，大脑再判断“烫，快放下”。传感器也是先感知，再转换。 刚才的类比不是说传感器真的有皮肤和大脑，而是帮助我们理解分工。敏感元件负责发现，转换部分负责翻译，后面的控制系统才负责做决定。 2.认识传感器 传感器：把不易测的量 → 变成可用的信号 例如声音传感器把声波变成电信号。 还有没有别的传感器呢？ 【约1分钟】现在用一句更准确的话概括：传感器能把感应到的数据，按照一定规律转换成可用信号。 别急着把这句话背下来。谁能换成自己的说法？比如“它先发现变化，再把变化翻译给机器”。只要说到“变化”和“信号”，就抓住重点了。 以后看到一个新设备时，也可以反过来提问：它到底感知了什么？把什么变成了什么信号？这个方法能帮你拆解很多看似神秘的智能产品。 动手任务 ② · 传感器实验室 打开实验台第 2 个标签 传感器实验室 · 拖动滑块 ① 让灯在自己手里亮起来，说出那一刻的数值 ② 把数值停在阈值边缘，观察灯会不会来回闪 ③ 换一个设备，说出它的"输入 → 输出" 【约8分钟，主互动】请打开“传感器实验室”第一个模块。先拖动滑块，让灯在你手里亮起来。接着把数值停在阈值附近，观察灯会不会反复亮灭。 完成后，任选一个设备，写一句完整的话：“它感知____，当数值达到____，就会____。”做完早的小组，帮助旁边同学找出输入和输出。 操作时请把屏幕上的变化说出来，不要只是拖滑块。比如“光强变大，数值变化，灯亮了”。把现象说清楚，就是在训练科学解释能力。 2.认识传感器 温度传感器 土壤湿度传感器 超声波传感器 温湿度传感器 称重传感器 紫外线传感器 红外热释电传感器 由于用途不同，传感器的外形也会不同，即使同一类传感器，也会形态各异。 猜一猜：哪一个最擅长测距离？哪一个在“看”光？ 【约1分钟】刚才灯忽亮忽灭的同学，先别说程序坏了。你们正好看到了一个真实问题：数值卡在标准附近，设备会来回判断。这个标准叫阈值。 感应灯、自动门、空调都要设置阈值。工程师还会加一点缓冲，避免设备频繁开关。原来“灯闪”背后也有设计学问。 阈值的设计还要考虑场景。走廊感应灯不能太灵敏，否则风吹树影也可能让它亮；也不能太迟钝，否则人走过去灯还没亮。设计永远需要平衡。 2.认识传感器 机械扩展了人类的体力，计算机扩展了人类的智力，无处不在的传感器则扩展了人类的感知能力。 ① 光敏传感器 ② 超声波传感器 ③ 磁力传感器 ④ 加速度传感器 ⑤ 位置传感器 【约1分钟】传感器像人类的超能力外挂。光敏传感器擅长看光，超声波传感器擅长测距离，磁力传感器擅长辨方向，加速度传感器擅长发现运动。 请每组挑一个传感器，给它起一个有趣外号。比如“加速度传感器”可以叫运动侦探。外号要能说明它感知什么。 这些“超能力”并不是要取代人，而是扩展人的感知范围。人看不到的微弱光线、听不到的超声波、来不及持续观察的温度变化，传感器可以帮忙盯着。 2.认识传感器 同一种传感器可以应用在不同领域。 实现同一个功能，可以用不同传感器。 抢答：测无人机高度，能用哪几种？ 【约1分钟】同一种传感器不只干一份工作。温度传感器可以在冰箱里守护食物，也可以在工厂里提醒机器别过热。 反过来，同一个任务也不一定只有一种办法。测距离可以用超声波，也可以用其他传感方式。科技设计不是背唯一答案，而是根据场景挑合适的工具。 因此选择传感器时，先问“我要解决什么问题”，再问“哪一种最合适”。设备堆得越多不一定越好，关键是每个传感器都能发挥自己的作用。 2.认识传感器 洗衣机怎样知道“水够了、该加热、该减速”？ 还有更多家电？打开实验台「家电里的秘密」，把传感器全找出来。 水位传感器：水够了吗？ 温度传感器：水热了吗？ 震动传感器：该减速吗？ 门锁传感器：现在能开门吗？ 补充：电流传感器能帮助判断电机是否正常。 【约40秒】接下来看看家电。洗衣机为什么知道水够不够？冰箱为什么知道该不该除霜？空调为什么会自动调温？ 先别急着报传感器名称。先从问题出发：机器想知道什么，它就需要感知什么。现在请大家带着这个问题进入下一项任务。 同学们会发现，所谓智能家居不是家电会说话，而是它能根据环境变化作出合适反应。下一步你们要做的，就是找出这些反应背后的信息来源。 动手任务 ③ · 家电里的秘密 打开实验台第 3 个标签 家电里的秘密 · 点亮圆点 ① 洗衣机、冰箱、空调，一共藏着 11 个传感器 ② 每找到一个，说出它替人"感知"了什么 ③ 想一想：全都拆掉，机器会退化成什么？ 找齐了？说一说哪个最让你意外。 限时 5 分钟 · 比一比哪组找得又快又准 【约5分钟，可与第20页二选一】打开“家电里的秘密”。每组任选洗衣机、冰箱或空调，点亮所有提示点。 任务不是抄屏幕，而是口头完成一句话：“____传感器感知____，所以设备会____。”完成后请挑一个你认为最重要的传感器，说说如果它失灵，家电会怎样。 如果今天时间有限，每组只要研究一台家电就够了。研究得深，比三台都点一遍更重要。待会儿分享时，用自己的话说，不要照着网页念。 动手任务 ④ · 电脑也是传感器 打开实验台第 4 个标签 电脑也是传感器 · 用鼠标键盘 ① 慢慢移动鼠标，看速度线怎么变 ② 快速甩一下鼠标，峰值是多少？ ③ 连敲空格键 10 下，看按键次数（轻声敲，损坏自修） 鼠标把"手的位移"变成电信号——这就是传感器。 限时 5 分钟 · 每人一台电脑，自己动手 【约5分钟，可与第19页二选一】如果今天想玩电脑数据，就打开“电脑也是传感器”。先慢移鼠标五秒，再快速移动五秒，看看曲线有什么不同；再连按空格十次，看脉冲怎样出现。 鼠标底部的光学传感器把手的位移转成信号，键盘也把按键动作转成信号。没有麦克风或摄像头权限也完全不影响任务。 曲线或次数的变化就是传感器把现实动作“数据化”的结果。你移动得快，数据变化更明显；你按一次键，系统就记录一次。这就是数据从哪里来的。 2.认识传感器 智能手机集成了哪些传感器？这些传感器有什么作用？手机中的哪些应用中使用了这些传感器？ 传感器名称 功能和作用 应用举例 光敏传感器 检测环境的光线亮度 根据环境光线调节屏幕亮度 加速度传感器 检测x、y、z三个方向上的加速度 测量步数 陀螺仪 检测方向和角速度 与位置传感器结合使用来确定手机的方向和位置 距离传感器 检测距离 打电话时，如果手机与耳朵的距离较近，会自动熄屏防止误触 磁力传感器 检测手机周围磁场 强度 指南针应用软件 玩法：先遮住红色答案，自己说一说，再对照。 【约1分钟】来一轮闪答。每组轮流说一个传感器、一个作用、一个生活场景，不能和前面小组重复。 表达句式可以照着来：“____传感器感知____，在____中帮助设备____。”能说出完整句，就说明你不只记住了名字，还理解了它的任务。 如果你能把一个例子讲清楚，已经比背十个传感器名称更厉害。因为真正的理解，是能把术语和真实生活连接起来。 2.认识传感器 Q4：“祝融号”火星探测车可能安装了哪些传感器？分别有什么作用？ “祝融号”是中国自主研制的首辆火星车——它在火星上，靠一整身传感器“活”下来。 【约1分钟，可选择性讲】传感器还能替人去到我们到不了的地方。火星车上的相机、雷达、气象仪，就像科学家的远程眼睛、耳朵和皮肤。 看视频时只抓一个问题：祝融号上的哪种设备感知了什么？如果视频打不开，就看图猜一猜。科学探测就是把传感器送到更远的地方。 科学家无法亲自站在火星上闻风、摸石头，所以才需要传感器替他们收集证据。传感器让人类的感知范围，从教室、城市扩展到深海和太空。 传感器的发展 趋势 PART 03 【约20秒】从司南到火星车，传感器越来越小、越来越多，也越来越会“合作”。它的发展不是简单地换外壳，而是感知能力不断升级。 下面用大家熟悉的计步器和手表，看看这种升级。 下一页的变化图不是让大家记型号。请像侦探一样找线索：功能增加了，意味着要获得更多信息；设备变小了，意味着传感器更容易集成。 3.传感器的发展趋势 小组讨论：从计步器的发展，你能发现什么？（提示：功能、体积、传感器数量） 【约1分钟】请大家先观察图，不要立刻听老师解释。计步器一步步变成手环、手表，多了哪些本领？用二十秒找两点变化。 有人会发现功能更多，有人会发现设备更小，还有人会说里面的传感器更多。每一种发现都很重要，因为它们共同指向传感器的发展趋势。 你们刚才的观察其实已经在说趋势。未来设备未必长得更酷，但它会更懂环境、更懂使用者，也因此更需要明确边界和规则。 3.传感器的发展趋势 从计步器到物联手表：四大趋势 ① 功能多样化 ② 集成度提高 ③ 传感器种类增多 ④ 智能化程度提升 现在，传感器已经从简单的电子零件逐步变成具有感知、计算、存储、传输等功能的集成化装置。 【约1分钟】从图里我们可以归纳三句话：传感器会更智能，能帮助设备判断；更便捷，能装进更小的设备；更集成，一台设备里能放进多种传感器。 但还有一个问题：设备感知得越多，收集的数据也越多。我们享受便利时，也要问一句，这些数据谁能看，怎样保护。 视频只是帮助理解，不是唯一答案。真正重要的是你能根据学到的规律做出预测，这比记住视频里出现过的某个产品更有价值。 3.传感器的发展趋势 未来传感器设计局：选一个场景—— 校园节能 / 守护独居老人 / 火星探索 / 智能农业 用三句话介绍：感知什么？传给谁？解决什么？ → 在实验台第 5 个标签填写并生成设计卡，有意愿的同学可下载发送教师机 【约8分钟，创作任务】最后你们来设计未来传感器。打开“未来设计局”，选一个场景：校园节能、守护独居老人、火星探索或智能农业。 请把三句话说清：它感知什么，信息传给谁，最后解决什么问题。生成设计卡后截图或下载提交。完成早的同学再加一条规则：怎样保护它收集到的数据？ 请把离场题当作给未来自己的留言。下次再碰到自动门、智能手表或扫地机器人，希望你第一反应不再是“它好聪明”，而是“它靠什么感知”。 离场挑战 ① 指南针感知________，输出________。 ② 选一种家电，说出一个传感器和它的作用。 ③ 为什么说传感器像物联网的“感觉器官”？ 提示：用“感知什么—告诉谁—做什么”回答。 回到课前的三个猜测：你都答上来了吗？ 古人用工具感知自然，今天用传感器感知世界——未来的传感器，会更智能、更便捷、更集成。 【约3分钟】回到开头的三件事。古人借工具感知自然，现代设备借传感器感知世界，未来传感器会更智能、更便捷、更集成。 离场前任选一题：指南针感知什么、输出什么？选一种家电说出传感器和作用。为什么传感器像物联网的感觉器官？写好交给我，这就是今天的下课通行证。 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $